淺析城市軌道交通通信傳輸系統

李強

（大連市建設學校，遼寧 大連 116031）

改革開放以來，我國的綜合國力不斷提升。20世紀90年代及21世紀初，北京、上海、廣州、深圳等經濟發達城市先后興建城市軌道交通網絡，“十二五”期間，我國城市軌道交通的建設規模適度、發展速度穩定，大連、濟南、太原、廈門等城市已經開始修建城市軌道交通，“十三五”期間城市軌道交通投資額有望超過2萬億元，中國城市軌道交通建設將迎來新一輪的高潮期。截至2017年12月31日，已在北京、上海、廣州等35座城市開通運營軌道交通線路，共171條線路，總里程高達5083.45km，車站3269座（圖1）。

圖1 2011～2017年中國城市軌道交通情況

城市軌道交通可以效解決城市人口數量龐大導致的交通擁堵問題，是緩解城市人口壓力的重要措施之一。城市軌道交通是現代都市公共交通體系中的重要組成部分，建設城市軌道交通系統有利于城市構建完善的交通網絡，從而為市民出行提供極大的便利。在修建城市軌道交通的過程中，應根據交通信息技術的發展及當地城市軌道交通的規劃，合理構建城市軌道交通通信傳輸系統。

1 城市軌道交通通信傳輸系統的組成

城市軌道交通通信傳輸系統由骨干通信網絡、網絡節點、用戶接口和網絡管理系統組成，見圖2。

圖2 城市軌道交通通信傳輸系統組成

骨干通信網絡是通過傳輸介質，將各個網絡節點即車站節點連接起來，構成城市軌道交通通信網絡。隨著通信技術的進步，傳輸介質經歷了雙絞線電纜、同軸電纜、光纖3個發展階段，我國近幾年修建的城市軌道交通通信網絡基本都采用光纖這種傳輸介質。光纖是一種利用光在玻璃或塑料材質制成的纖維中的全發射原理而達成的光傳導工具。光纖有帶寬大、損耗低、重量輕、抗干擾、失真率低、性能可靠及成本低的特點，十分符合城市軌道交通通信系統需要傳輸數據、音頻、視頻等多種業務的要求，光纖全光中繼技術的成熟，使光纖城市軌道交通通信網絡更加便捷。城市軌道交通通信系統的網絡結構，一般采用環形網絡結構，而城市軌道交通通信傳輸系統為它提供可靠靈活的傳輸通道。環形網絡結構是由兩個環路連接，一個環路正常運行，另一個環路為備用環路。兩個環路的功能相同，當主環路出現故障時，備用環路必須可以立即啟用，這種結構需要的光纜少，數據傳輸方便快捷，兩個環路之間切換自由。環形網絡結構見圖3。

圖3 環形網絡結構

2 城市軌道交通通信傳輸系統的作用

城市軌道交通通信傳輸系統是城市軌道交通系統中站點與OCC控制中心之間，以及車站與車站之間的信息傳輸系統，不同線路之間信息交換的通道，確保整個城市軌道交通網絡安全正點運行，保障乘客及系統內工作人員的生命及財產安全，在城市軌道交通中通信系統的地位非常重要。包括指揮軌道列車和管理運行狀況、傳遞各種軌道交通信息，還連接起來城市軌道交通各個部門，統一實現運輸指揮、行車和列車運行自動化，大大提高了運行效率。城市軌道交通通信傳輸系統具有以下功能:實行監控城市軌道交通運行情況的數據傳遞；通過計算機網絡技術將廣播及旅客系統、AFC系統、ATC系統、消防報警系統、時鐘系統、電力系統、自動化辦公系統等多種系統的業務信息，及時準確相互傳遞。城市軌道交通通信傳輸系統為城市軌道交通的順利運行提供必要的傳輸保障，一旦出現意外，能夠及時將事故信息高效、準確地傳遞給接收者，有效減少交通事故的發生，是城市交通軌道的安全運行的技術支持。

3 傳統傳輸技術的應用

城市軌道交通通信系統傳輸技術中承載各種信息的網絡平臺，隨著城市軌道交通體系的發展，通信傳輸技術的應用也有長足的發展。目前根據我國各城市城市軌道交通網絡的業務需求，應用比較廣泛的傳輸技術有：SDH技術、ATM技術、OTN技術。SDH技術是一個同步數字系統，是一個完整而嚴謹的傳輸網絡技術系統。SDH技術適用于多種通用技術體制，可為整個網絡提供2Mbit/的透明通道，組網靈活，擴容能力強，支持IP業務的傳輸，采用模塊化設計，網絡管理的功能強大，能提高網絡資源利用率，降低管理及維護費用。但SDH技術設備接口單一，帶寬窄，對音頻業務的傳輸上失真率較高。ATM技術是一種異步傳輸模式，是一種數據傳輸技術。ATM技術允許根據動態流量劃分傳輸的各種業務，并分別設定和控制服務質量。適用于局域網和廣域網，數據傳輸速率高，支持語音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像通信。ATM可以根據需要，靈活方便的設置語音，視頻和數據交換一體化網絡，高度模塊化，靈活配置和擴展通信網絡，可支持星形網絡、環形網絡、鏈狀網絡拓撲。

OTN技術是開放性傳輸網絡技術，它綜合了SDH的優點和DWDM的寬帶可擴展性，不但可以透明傳輸各種信息(如語音、數據、數字視頻和局域網)，而且更經濟。更易于實現，接口廣泛，大幅降低了網絡建設和運營維護的成本，廣州、上海、香港等城市采用這種通信傳輸技術。

4 PTN傳輸技術在城市軌道交通通信傳輸系統中的應用

“十三五”期間，各個城市將加大城市軌道交通的發展，使城市軌道交通網絡與路上公共交通網絡無縫對接，提高廣大乘客的出行舒適度，減輕道路擁堵的壓力。因此城市軌道交通通信傳輸系統承擔的業務將會更加多樣化，城市軌道交通信息的 IP 化應用于通信的各個子系統。想要實現城市軌道交通通信的IP化服務，需要提供更先進的傳輸技術、成熟的共享平臺以及虛擬專用局域網絡業務技術的支持。

PTN技術可以很好的適應這種發展，PTN 技術是分組傳送網，是一種光傳送網絡架構。PTN是下一代數據包傳輸平臺，面相分組，支持傳送平臺的基本功能。PTN的兩個主要特征是分組和傳輸。PTN以IP為核心。通過以太網為外部表現服務層和光傳輸介質(如WDM)建立一層。它可以為L2/L2和L1用戶提供具有各種流量特性的以太網幀、MPLS(IP)、ATM VP和VC、PDH、FR知識產權。

PTN技術設備接口類型主要有TDM和Ethernet，內核分組交換，其設計理念符合城市軌道交通傳送網由TDM向分組化演進的需求。通過PTN進行網絡分組化演進，具有平滑過渡、同時滿足IP化業務需求及原有TDM業務需求等優勢，其演進過程主要有以下幾個方面：由TDM向以IP/ETH分組為主轉變；業務接口由E1向FE變化；業務粒度由2M向10M/100M發展。PTN網絡建設的目的在于，提高傳送網大顆粒業務的接入能力和轉發效率，提高數據業務的服務質量，同時滿足其他寬帶業務的接入需求。

城市軌道交通傳輸系統中，大部分子系統已采用IP數據鏈路組網。 PTN技術可以很好的適應大量的IP數據業務和一些傳統的TDM業務集成載體。PTN設備制造商已經能夠提供1GE、10GE，甚至40GE級別的設備聯網，PTN不僅可以兼容ATM等服務，還可以保持SDH服務的良好特性。同時增加了對數據突發業務高效的統計復用和動態控制，PTN簡化了網絡管理和規劃難度，實現綜合業務端到端的管理和維護。PTN技術適合城市軌道交通通信傳輸系統的發展，可以大力推廣。

5 結語

城市軌道交通通信系統的主干是城市軌道交通傳輸系統。它不僅測試了通信的發展方向，而且考慮到了通信系統的安全性。還應考慮城市軌道交通通信業務的多樣性和復雜性，以及通信系統業務接口的要求。因此，IP與綜合服務接入相結合是城市軌道交通傳輸系統的最佳選擇。PTN具有完善而強大的保護和倒換能力，在IP演進過程中，逐漸顯示出其固有的優勢。隨著PTN標準化和產業化的快速發展，技術日趨成熟，性價比進一步提高。PTN技術為城市軌道交通傳輸系統的選擇提供了一種新的途徑。